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第18章 资源管理(Resource Management)

在前面讲解互斥量时，引入过临界资源的概念。在前面课程里，已经实现了临界资源的互斥访问。

本章节的内容比较少，只是引入两个功能：屏蔽/使能中断、暂停/恢复调度器。

要独占式地访问临界资源，有3种方法：

  • 公平竞争：比如使用互斥量，谁先获得互斥量谁就访问临界资源，这部分内容前面讲过。
  • 谁要跟我抢，我就灭掉谁：
    • 中断要跟我抢？我屏蔽中断
    • 其他任务要跟我抢？我禁止调度器，不运行任务切换

18.1 屏蔽中断​

屏蔽中断有两套宏：任务中使用、ISR中使用：

  • 任务中使用：taskENTER_CRITICA()/taskEXIT_CRITICAL()
  • ISR中使用：taskENTER_CRITICAL_FROM_ISR()/taskEXIT_CRITICAL_FROM_ISR()

18.1.1 在任务中屏蔽中断​

在任务中屏蔽中断的示例代码如下：

/* 在任务中，当前时刻中断是使能的
 * 执行这句代码后，屏蔽中断
 */
taskENTER_CRITICAL();

/* 访问临界资源 */

/* 重新使能中断 */
taskEXIT_CRITICAL();

在 taskENTER_CRITICA()/taskEXIT_CRITICAL() 之间：

  • 低优先级的中断被屏蔽了：优先级低于、等于 configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY
  • 高优先级的中断可以产生：优先级高于 configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY
    • 但是，这些中断ISR里，不允许使用FreeRTOS的API函数
  • 任务调度依赖于中断、依赖于API函数，所以：这两段代码之间，不会有任务调度产生

这套 taskENTER_CRITICA()/taskEXIT_CRITICAL() 宏，是可以递归使用的，它的内部会记录嵌套的深度，只有嵌套深度变为0时，调用 taskEXIT_CRITICAL() 才会重新使能中断。

使用 taskENTER_CRITICA()/taskEXIT_CRITICAL() 来访问临界资源是很粗鲁的方法：

  • 中断无法正常运行
  • 任务调度无法进行
  • 所以，之间的代码要尽可能快速地执行

18.1.2 在ISR中屏蔽中断​

要使用含有"FROM_ISR"后缀的宏，示例代码如下：

void vAnInterruptServiceRoutine( void )
{
    /* 用来记录当前中断是否使能 */
    UBaseType_t uxSavedInterruptStatus;
    
    /* 在ISR中，当前时刻中断可能是使能的，也可能是禁止的
     * 所以要记录当前状态, 后面要恢复为原先的状态
     * 执行这句代码后，屏蔽中断
     */
    uxSavedInterruptStatus = taskENTER_CRITICAL_FROM_ISR();
    
    /* 访问临界资源 */

    /* 恢复中断状态 */
    taskEXIT_CRITICAL_FROM_ISR( uxSavedInterruptStatus );
    /* 现在，当前ISR可以被更高优先级的中断打断了 */
}

在 taskENTER_CRITICA_FROM_ISR()/taskEXIT_CRITICAL_FROM_ISR() 之间：

  • 低优先级的中断被屏蔽了：优先级低于、等于 configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY
  • 高优先级的中断可以产生：优先级高于 configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY
    • 但是，这些中断ISR里，不允许使用FreeRTOS的API函数
  • 任务调度依赖于中断、依赖于API函数，所以：这两段代码之间，不会有任务调度产生

18.2 暂停调度器​

如果有别的任务来跟你竞争临界资源，你可以把中断关掉：这当然可以禁止别的任务运行，但是这代价太大了。它会影响到中断的处理。

如果只是禁止别的任务来跟你竞争，不需要关中断，暂停调度器就可以了：在这期间，中断还是可以发生、处理。

使用这2个函数来暂停、恢复调度器：

/* 暂停调度器 */
void vTaskSuspendAll( void );

/* 恢复调度器
 * 返回值: pdTRUE表示在暂定期间有更高优先级的任务就绪了
 *        可以不理会这个返回值
 */
BaseType_t xTaskResumeAll( void );

示例代码如下：

vTaskSuspendScheduler();

/* 访问临界资源 */

xTaskResumeScheduler();

这套 vTaskSuspendScheduler()/xTaskResumeScheduler() 宏，是可以递归使用的，它的内部会记录嵌套的深度，只有嵌套深度变为0时，调用 taskEXIT_CRITICAL() 才会重新使能中断。